具有抗扭结增强和自密封功能的抗凝微纤维血管移植物研发及其在血液透析中的应用

为解决终末期肾病(ESRD)患者动静脉瘘建立中血管移植物穿刺耐受性和抗凝性能不足的问题，研究人员通过静电纺丝技术开发了聚氨酯(PU)基微纤维血管移植物，结合聚乙烯线圈增强抗扭结性，并通过等离子体活化实现肝素共价固定。该移植物展现出优异的自密封能力、即时穿刺可行性和长期血液动力学通畅性，为临床血液透析提供了创新解决方案。

　　

慢性肾脏病(CKD)已成为全球重大公共卫生挑战，中国患者数量高达1.2亿，其中约260万人进展至终末期肾病(ESRD)。血液透析作为主要治疗手段，依赖可靠的血管通路，但临床金标准自体动静脉瘘(AVF)存在30-70%的初级失败率，而商用聚四氟乙烯(ePTFE)移植物不仅需要6-8周成熟期才能穿刺，长期通畅率也显著劣于AVF。更棘手的是，现有产品如Gore公司的Acuseal虽通过硅胶层实现即时穿刺，但重复穿刺可能导致硅胶层碎裂，且抗凝涂层稳定性不足。这些瓶颈严重制约着血液透析患者的生存质量和医疗成本。

针对这一系列挑战，研究人员开发了一种三层结构的聚氨酯(PU)微纤维血管移植物。研究采用静电纺丝技术构建内外微纤维层，中间通过超声喷涂沉积致密PU层，并创新性地嵌入聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)螺旋线圈增强抗扭折性。为提升抗凝性能，采用等离子体活化技术在内表面共价固定肝素，避免引入外源性小分子。通过扫描电镜(SEM)、力学测试、体外抗凝活性检测等技术进行材料表征，并建立犬股动脉动静脉瘘模型进行90天体内评估。

材料表征与机械性能
扫描电镜显示移植物总厚度796.01±1.96μm，具有明确的三层结构。PET线圈的引入使径向杨氏模量提升13倍，360°弯曲测试证实其显著改善抗扭结性。水渗透压测试显示243.05±35.22 kPa的优异防渗性能，远超商用产品(35.67±2.75 kPa)。穿刺实验证实微纤维结构具有自修复能力，24次/cm²穿刺后力学性能保持稳定，而商用对照组出现明显机械性能衰减。

抗凝功能与生物相容性
酸橙(AO)和甲苯胺蓝(TB)染色证实肝素成功固定，定量检测显示PU移植物表面肝素含量显著高于商用产品。体外释放实验显示30天内仅释放45.16±4.66%的肝素，CCK-8实验证实材料细胞存活率>95%。抗凝血酶III活性测定表明固定化肝素保持生物活性，能有效抑制血栓形成。

体内性能评估
犬模型实验中，PU移植物组90天通畅率达100%，而商用对照组出现1例术后28天闭塞(通畅率66.7%)。多普勒超声显示PU组血流量维持在1000 mL/min以上，血管直径0.52-0.57 cm，满足临床需求。数字减影血管造影(DSA)证实PU组全程通畅，而商用组出现局部狭窄。组织学分析显示PU移植物外层有细胞浸润但无纤维包囊，内层局部可见血管性血友病因子(vWF)阳性内皮细胞附着，但未观察到明显α-平滑肌肌动蛋白(α-SMA)阳性细胞增生，提示内膜增生风险较低。

该研究通过材料创新和结构设计，成功开发出兼具即时穿刺性、持久抗凝功能和机械稳定性的血管移植物。其突破性体现在三方面：首先，微纤维PU结构与PET线圈的协同作用解决了传统移植物抗扭结性不足的难题；其次，等离子体活化肝素固定技术实现了长效抗凝而不引入外源物质；最重要的是，自密封特性使移植物术后即刻可用，避免了患者过渡期中心静脉导管(CVC)的使用及相关感染风险。这些优势为改善血液透析患者预后提供了重要技术支撑，但研究也指出需扩大动物样本量并延长观察期以进一步验证长期疗效。该成果发表于《Biomaterials Advances》，为血管移植物临床转化提供了新范式。